Које су примарне функције фосфолипида?

Фосфолипиди су заступљени у ћелијама бактерија и еукариота. Они су молекули направљени од фосфатне главе и липидног репа. Глава се сматра водољубном или хидрофилном, док је реп хидрофобан или одбија воду. Фосфолипиди се зато зову амфифилни. Због ове двоструке природе фосфолипида, многи типови се у воденом окружењу распоређују у два слоја. Ово се назива фосфолипидни двослој. Синтеза фосфолипида се јавља првенствено у ендоплазматском ретикулуму. Друга подручја биосинтезе укључују Голгијев апарат и митохондрије. Фосфолипиди функционишу на различите начине унутар ћелија.

ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)

Фосфолипиди су молекули са хидрофилним фосфатним главама и хидрофобним липидним реповима. Састоје се од ћелијских мембрана, регулишу одређене ћелијске процесе и поседују стабилизационе и динамичке особине које могу помоћи у испоруци лекова.

Фосфолипиди пружају баријере у ћелијским мембранама како би заштитили ћелију и чине препреке за органеле унутар тих ћелија. Фосфолипиди раде на обезбеђивању путева за различите супстанце кроз мембране. Мембрански протеини учвршћују фосфолипидни двослој; они реагују на ћелијске сигнале или делују као ензими или транспортни механизми за ћелијску мембрану. Двослојни фосфолипид лако омогућава да основни молекули попут воде, кисеоника и угљен-диоксида прођу пређу мембрану, али врло велики молекули не могу на тај начин да уђу у ћелију или можда неће моћи све. Са овом комбинацијом фосфолипида и протеина, за ћелију се каже да је селективно пропусна, омогућавајући само одређеним супстанцама да слободно улазе у друге, сложенијим интеракцијама.

Фосфолипиди пружају структуру ћелијским мембранама, које заузврат одржавају органеле организованим и подељени да раде ефикасније, али ова структура такође помаже флексибилности мембрана и флуидност. Неки фосфолипиди изазваће негативну закривљеност мембране, док други индукују позитивну закривљеност, у зависности од састава. Протеини такође доприносе закривљености мембране. Фосфолипиди се такође могу транслоцирати кроз мембране, често помоћу посебних протеина као што су флиппазе, флоппазе и сцрамбласе. Фосфолипиди такође доприносе површинском наелектрисању мембрана. Дакле, док фосфолипиди доприносе стабилности, њиховој фузији и фисији, они такође помажу у транспорту материјала и сигнала. Фосфолипиди због тога чине мембране врло динамичним, а не једноставним двослојним баријерама. И док фосфолипиди доприносе различитим процесима више него што се првобитно мислило, они остају стабилизатори ћелијских мембрана различитих врста.

Са бољом технологијом, научници су у стању да визуелизују неке фосфолипиде у живим ћелијама помоћу флуоресцентних сонди. Друге методе за расветљавање функционалности фосфолипида укључују употребу нокаут врста (као што су мишеви) које поседују прекомерно изражене ензиме који модификују липиде. Ово помаже у разумевању више функција фосфолипида.

Фосфолипиди играју активну улогу осим формирања двослојева. Фосфолипиди одржавају градијент хемијских и електричних процеса како би осигурали опстанак ћелија. Такође су неопходни за регулацију егзоцитозе, хемотаксије и цитокинезе. Неки фосфолипиди играју улогу у фагоцитози, радећи на окружењу честица да би формирали фагосоме. Фосфолипиди такође доприносе ендоцитози, која је генерација вакуола. Процес подразумева везивање мембране око честица, продужење и коначно цепање. Добијени ендосоми и фагосоми заузврат поседују сопствене липидне двослојеве.

Фосфолипиди регулишу ћелијске процесе повезане са растом, синаптичким преносом и имунолошким надзором.

Друга функција фосфолипида је функција састављања циркулишућих липопротеина. Ови протеини играју суштинску улогу транспорта липофилних триглицерида и холестерола у крви.

Фосфолипиди такође делују као емулгатори у телу, на пример када се помешају са холестеролима и жучном киселином у жучној кеси да би створили мицеле за апсорпцију масних супстанци. Фосфолипиди такође играју улогу влажења површина за ствари попут зглобова, алвеола и других делова тела који захтевају глатко кретање.

Фосфолипиди у еукариотима настају у митохондријима, ендосомима и ендоплазматском ретикулуму (ЕР). Већина фосфолипида настаје у ендоплазматском ретикулуму. У ЕР, фосфолипиди се користе у невезикуларном транспорту липида између ЕР и других органела. У митохондријима фосфолипиди играју бројне улоге у ћелијској хомеостази и функционисању митохондрија.

Фосфолипиди који не формирају двослојеве помажу у фузији и савијању мембране.

Најраспрострањенији фосфолипиди у еукариотима су глицерофосфолипиди који поседују глицеролну окосницу. Имају главну групу, хидрофобне бочне ланце и алифатске ланце. Главна група ових фосфолипида може се разликовати у хемијском саставу, што доводи до различитих врста фосфолипида. Структуре ових фосфолипида се крећу од цилиндричних до конусних до инверзно конусних и као такве се њихова функционалност разликује. Они раде са холестеролом и сфинголипидима да би помогли у ендоцитози, чине липопротеине, користе се као тензиди и главне су компоненте ћелијских мембрана.

Фосфатидна киселина (ПА), такође названа фосфатидат, садржи само мали проценат фосфолипида у ћелијама. То је најосновнији фосфолипид и служи као претеча осталим глицерофосфолипидима. Има конусни облик и може резултирати закривљењем мембрана. ПА промовише фузију и фисију митохондрија и неопходан је за метаболизам липида. Везује се за протеин Рац, повезан са хемотаксијом. Такође се сматра да ступа у интеракцију са многим другим протеинима због своје ањонске природе.

Фосфатидилхолин (ПЦ) је фосфолипид у највећем броју, чинећи чак 55 процената укупних липида. ПЦ је јон познат као звиттерион, има облик цилиндра и познат је по формирању двослојева. ПЦ служи као компонентни супстрат за стварање ацетилхолина, кључног неуротрансмитера. ПЦ се може претворити у друге липиде као што су сфингомијелини. ПЦ такође служи као сурфактант у плућима и компонента је жучи. Његова општа улога је стабилизација мембране.

Фосфатидилетаноламин (ПЕ) такође има доста, али је донекле конусан и не тежи стварању двослојева. Садржи чак 25 процената фосфолипида. Богат је у унутрашњој мембрани митохондрија, а могу га створити митохондрији. ПЕ поседује релативно мању групу глава у поређењу са рачунаром. ПЕ је познат по макроаутофагији и помагању у фузији мембране.

Цардиолипин (ЦЛ) је фосфолипидни димер у облику конуса и главни је не-двослојни фосфолипид пронађен у митохондријима, који су једини органели који стварају ЦЛ. Кардиолипин се налази првенствено на унутрашњој мембрани митохондрија и утиче на активност протеина у митохондријима. Овај фосфолипид богат масним киселинама неопходан је за функционисање митохондријских комплекса респираторног ланца. ЦЛ чини значајну количину срчаних ткива и налази се у ћелијама и ткивима којима је потребна велика енергија. ЦЛ ради на привлачењу протона ензиму званом АТП синтаза. ЦЛ такође помаже у сигнализацији ћелијске смрти апоптозом.

Фосфатидилинозитол (ПИ) чини чак 15 процената фосфолипида који се налазе у ћелијама. ПИ се налази у бројним органелама, а његова главна група може претрпети реверзибилне промене. ПИ делује као прекурсор који помаже у преносу порука у нервном систему, као и трговини мембраном и циљању протеина.

Фосфатидилсерин (ПС) садржи до 10 процената фосфолипида у ћелијама. ПС игра значајну улогу у сигнализацији унутар и изван ћелија. ПС помаже нервним ћелијама да функционишу и регулише проводљивост нервног импулса. Карактеристике ПС у апоптози (спонтана ћелијска смрт). ПС такође садржи мембране тромбоцита и стога игра улогу у згрушавању.

Фосфатидилглицерол (ПГ) је прекурсор бис (моноацилглицеро) фосфата или БМП, који је присутан у многим ћелијама и потенцијално је неопходан за транспорт холестерола. БМП се углавном налази у ћелијама сисара, где чини отприлике 1 проценат фосфолипида. БМП се прави првенствено у мултивертикуларним телима и сматра се да изазива пупање унутрашње мембране.

Сфингомијелин (СМ) је други облик фосфолипида. СМ су важни за састав мембрана животињских ћелија. Док је окосница глицерофосфолипида глицерол, окосница сфингомијелина је сфингозин. Двослојни слојеви СМ фосфолипида различито реагују на холестерол, и високо су компримовани, али имају смањену пропустљивост за воду. СМ садржи липидне сплавове, стабилне нанодомене у мембранама које су важне за сортирање мембрана, трансдукцију сигнала и транспорт протеина.

Дисфункција фосфолипида доводи до бројних поремећаја попут Цхарцот-Марие-Тоотх периферне неуропатије, Сцотт-овог синдрома и абнормалног липидног катаболизма, који је повезан са неколико тумора.

Генетски поремећаји изазвани генским мутацијама могу довести до дисфункција у биосинтези и метаболизму фосфолипида. Показало се да су они прилично изражени код поремећаја повезаних са митохондријима.

У митохондрију је потребно ефикасно умрежавање липида. Фосфолипиди кардиолипин, фосфатидна киселина, фосфатидилглицерол и фосфатидилетаноламин играју пресудну улогу у одржавању мембране митохондрија. Мутације гена које утичу на ове процесе понекад доводе до генетских болести.

Код Бартовог синдрома митохондријалне Кс-повезане болести (БТХС), услови укључују слабост скелетних мишића, смањену раст, умор, застој мотора, кардиомиопатија, неутропенија и 3-метилглутаконска киселина, потенцијално фатални болест. Ови пацијенти показују дефектне митохондрије који поседују смањену количину фосфолипида ЦЛ.

Дилатирана кардиомиопатија са атаксијом (ДЦМА) се јавља са рано насталом дилатираном кардиомиопатијом, атаксијом велики мозак који није прогресиван (али који резултира кашњењем мотора), отказивање раста и друга стања. Ова болест је резултат функционалних проблема са геном који помаже у регулацији преуређивања ЦЛ и биогенезе митохондријских протеина.

МЕГДЕЛ-ов синдром се представља као аутосомно-рецесивни поремећај са енцефалопатијом, одређеним обликом глувоће, кашњењем мотора и развоја и другим стањима. У погођеном гену, претходник фосфолипида ЦЛ, ПГ, поседује измењени ацилни ланац, који заузврат мења ЦЛ. Поред тога, дефекти гена смањују ниво фосфолипидног БМП. Будући да БМП регулише регулацију и трговину холестеролом, његово смањење доводи до акумулирања нестерификованог холестерола.

Док истраживачи сазнају више о улози фосфолипида и њиховом значају, нада се да ће се моћи направити нове терапије за лечење болести које су резултат њихове дисфункције.

Биокомпатибилност фосфолипида чини их идеалним кандидатима за системе испоруке лекова. Њихова амфифилна (која садржи и компоненте које воле воду и оне које мрзе воду) помажу у самоинсталацији и изради већих конструкција. Фосфолипиди често формирају липосоме који могу да носе дрогу. Фосфолипиди такође служе као добри емулгатори. Фармацеутске компаније могу одабрати фосфолипиде из јаја, соје или вештачки израђених фосфолипида да би помогле у испоруци лекова. Вештачки фосфолипиди могу да се направе од глицерофосфолипида променом група главе или репа или обоје. Ови синтетички фосфолипиди су стабилнији и чистији од природних фосфолипида, али њихов трошак је обично већи. Количина масних киселина у природним или синтетичким фосфолипидима утицаће на њихову ефикасност капсулације.

Фосфолипиди могу створити липосоме, посебне везикуле који се боље подударају са структуром ћелијске мембране. Ови липосоми тада служе као носачи лекова за хидрофилне или липофилне лекове, лекове са контролисаним ослобађањем и друге агенсе. Липосоми направљени од фосфолипида често се користе у лековима против рака, генској терапији и вакцинама. Липосоми могу бити високо специфични за испоруку лекова, чинећи их тако да подсећају на ћелијску мембрану коју треба да пређу. Садржај фосфолипида у липосомима може се променити на основу места циљане болести.

Особине емулговања фосфолипида чине их идеалним за интравенске ињекцијске емулзије. У ту сврху се често користе емулзије жуманца и соје од фосфолипида.

Ако лекови имају лошу биорасположивост, понекад се природни флавоноиди могу користити за формирање комплекса са фосфолипидима, помажући апсорпцију лекова. Ови комплекси имају тенденцију да дају стабилне лекове са дужим деловањем.

Како ће континуирана истраживања давати више информација о све кориснијим фосфолипидима, наука ће то и чинити искористите знање да бисте боље разумели ћелијске процесе и учинили циљанијим лекови.